轩轩
发表文章数: 1352
武功等级: 易筋经
(第二重)
内力值: 567/567
第31章 宇宙是一场免费午餐
（1）
宇宙在大约50亿年前开始了加速膨胀，而之前是减速膨胀。如果沿着时间倒退，宇宙还需要一段加速膨胀的经历，那就是暴涨。
拉普拉斯曾经说：“宇宙是一个幻象”
从暴涨宇宙学的角度来讲，宇宙确实是一个幻象。如果你正好是一个懂易经的高手，口中念念有词，认为世界的本质是阴阳八卦。你说无极生太极，太极生两仪，两仪生四象，四象生八卦。
也许世人不能理解你的语言，但物理学家能够理解你。你的意思是那么的显然，对于物理学家来说：宇宙确实是在虚无中产生的。
暴涨宇宙模型的创建人古斯（Guth）最喜欢说的一句话是：宇宙终究是一场免费午餐。
在这个房地产价格暴涨的时代，听到古斯的话，你一定严重的不相信，一定不可能，宇宙是免费的吗？那为什么房子要钱呢？
《相对论通俗演义》
i will love you till the null infinity.
| 发表时间：2006-04-28, 20:29:53 |
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Re: 第31章 宇宙是一场免费午餐
第31章 宇宙是一场免费午餐
（1）
宇宙在大约50亿年前开始了加速膨胀，而之前是减速膨胀。如果沿着时间倒退，宇宙还需要一段加速膨胀的经历，那就是暴涨。
拉普拉斯曾经说：“宇宙是一个幻象”
从暴涨宇宙学的角度来讲，宇宙确实是一个幻象。如果你正好是一个懂易经的高手，口中念念有词，认为世界的本质是阴阳八卦。你说无极生太极，太极生两仪，两仪生四象，四象生八卦。
也许世人不能理解你的语言，但物理学家能够理解你。你的意思是那么的显然，对于物理学家来说：宇宙确实是在虚无中产生的。
暴涨宇宙模型的创建人古斯（Guth）最喜欢说的一句话是：宇宙终究是一场免费午餐。
在这个房地产价格暴涨的时代，听到古斯的话，你一定严重的不相信，一定不可能，宇宙是免费的吗？那为什么房子要钱呢？
（2）
爱因斯坦是多么天真的一个人，他曾经这样说： I would like to know how God creat the world，I am not interested in this or that phenomenon……I
would like to know His thought……
上帝如何创世？这问题永远带有神话色彩。
物理学也不能完全地回答这个问题，广义相对论里的奇点定理告诉人们，假如广义相对论永远正确，那么宇宙起源于一个奇点。但宇宙大爆炸的奇点真的存在吗？在这里必须考虑量子引力理论。
量子引力理论不是成熟的一个理论，而是一个家族理论，这里面有3个兄弟比较强势，超弦理论和圈量子引力，以及扭量理论。因此在这个家族有争议的时候，听谁的都不好说，大家只能相互搏奕。圈量子引力框架下的宇宙学理论的初步结果说明，宇宙大爆炸的奇点可以被避免。在真正的量子引力理论出现之前，公说公有理，婆说婆有理，这个家庭的思想是不能统一的。
没有统一的意见之前，先不谈论奇点到底存在不存在。宇宙一开始起源于一次大爆炸，这已经是公认的结论。爱因斯坦也不能解释为什么上帝要安排这一次大爆炸，然后让人类开始建立虚无的生命之城。上帝是怎么想的呢？
由于量子力学的存在，上帝是一个赌徒。做为一个赌徒，他的想法不是很重要，行为变得重要，他是在那里掷色子，这个老哥们完全在玩一个随机的游戏。
古斯的暴涨宇宙模型，在一定意义上把上帝赶出了物理学，使得宇宙学变成一个非常不依赖于初始条件的理论。这是一次奇妙的经历，这次经历让粒子物理学家开始插足进入宇宙学领域，并且开始喧宾夺主，当然他们喜欢说：“ 哦，我们把理解宇宙当作天职。”虽然他们基本不需要懂得多少广义相对论。
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| 发表时间：2006-04-28, 20:55:36 |
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Re: 第31章 宇宙是一场免费午餐
第31章 宇宙是一场免费午餐
（1）
宇宙在大约50亿年前开始了加速膨胀，而之前是减速膨胀。如果沿着时间倒退，宇宙还需要一段加速膨胀的经历，那就是暴涨。
拉普拉斯曾经说：“宇宙是一个幻象”
从暴涨宇宙学的角度来讲，宇宙确实是一个幻象。如果你正好是一个懂易经的高手，口中念念有词，认为世界的本质是阴阳八卦。你说无极生太极，太极生两仪，两仪生四象，四象生八卦。
也许世人不能理解你的语言，但物理学家能够理解你。你的意思是那么的显然，对于物理学家来说：宇宙确实是在虚无中产生的。
暴涨宇宙模型的创建人古斯（Guth）最喜欢说的一句话是：宇宙终究是一场免费午餐。
在这个房地产价格暴涨的时代，听到古斯的话，你一定严重的不相信，一定不可能，宇宙是免费的吗？那为什么房子要钱呢？
（2）
爱因斯坦是多么天真的一个人，他曾经这样说： I would like to know how God creat the world，I am not interested in this or that phenomenon……I
would like to know His thought……
上帝如何创世？这问题永远带有神话色彩。
物理学也不能完全地回答这个问题，广义相对论里的奇点定理告诉人们，假如广义相对论永远正确，那么宇宙起源于一个奇点。但宇宙大爆炸的奇点真的存在吗？在这里必须考虑量子引力理论。
量子引力理论不是成熟的一个理论，而是一个家族理论，这里面有3个兄弟比较强势，超弦理论和圈量子引力，以及扭量理论。因此在这个家族有争议的时候，听谁的都不好说，大家只能相互搏奕。圈量子引力框架下的宇宙学理论的初步结果说明，宇宙大爆炸的奇点可以被避免。在真正的量子引力理论出现之前，公说公有理，婆说婆有理，这个家庭的思想是不能统一的。
没有统一的意见之前，先不谈论奇点到底存在不存在。宇宙一开始起源于一次大爆炸，这已经是公认的结论。爱因斯坦也不能解释为什么上帝要安排这一次大爆炸，然后让人类开始建立虚无的生命之城。上帝是怎么想的呢？
由于量子力学的存在，上帝是一个赌徒。做为一个赌徒，他的想法不是很重要，行为变得重要，他是在那里掷色子，这个老哥们完全在玩一个随机的游戏。
古斯的暴涨宇宙模型，在一定意义上把上帝赶出了物理学，使得宇宙学变成一个非常不依赖于初始条件的理论。这是一次奇妙的经历，这次经历让粒子物理学家开始插足进入宇宙学领域，并且开始喧宾夺主，当然他们喜欢说：“ 哦，我们把理解宇宙当作天职。”虽然他们基本不需要懂得多少广义相对论。
（3）
暴涨，简单的说，就是宇宙的尺度因子随着时间做指数增长。
在所有的指数中，以欧拉常数e=2.718……为底的指数最特别。e和圆周率一样，在数学里无处不在，和圆周率不一样的是，e缺乏一个直观的几何解释。如果你很清楚为什么e能够无处不在，这说明你一定是一个数学家。假定现在数学家不在场，那么怎么样来理解这个神秘的e呢？
为什么exp(x)的导数还是它本身?
1740年，瑞士数学家欧拉（Leonhard Euler, 1707-1783）在给约翰·伯努利（Johann Bernoulli, 1667-1748）的信中写道：“y = 2cosx 和 y = eixp（ix） + exp（-ix ）都是同一个微分方程的解，因此它们相等。”这句话把e和三角函数联系了起来。因此在复变函数中，有美妙的棣莫佛定理。用它可以证明比如牛顿二项式等等，该定理说，复数Z的n次幂(n∈N)的模等于这个复数的模的n次幂，它的辐角等于这个复数的辐角的n倍：
若Z＝r(cosθ＋isinθ)
Zn=〔r(cosθ＋isinθ)〕n＝rn·(cosnθ＋isinnθ)(n∈N)
但为什么有欧拉复数公式呢？
exp(i θ )＝(cosθ＋isinθ)
答案是，为什么exp(x)的导数还是它本身?
可见欧拉常数是一个奇怪的常数，在宇宙刚开始的时候，它就被用上了。
暴涨的时候，a=exp（ht）。ht=1的时候，t被称为时间常数，当h很大的时候，t相当小，也就是说，当h很大的时候，膨胀的非常快。在宇宙刚开始暴涨的时候，尺度因此a在10的负34次方秒到10的负32次方秒的时间内变大了e的100次方倍。也就是说，ht=100，而t是那么小，可见h是暴涨阶段的哈勃参数，是很大的一个数，它的物理意义就是假真空的能量密度开根号。先不解释假真空的概念，它于粒子物理的对称性自发破缺有关系，这背后有一个定理就是哥德斯通（Goldstone）定理。a=exp（ht）对于时间t的2阶导数就是宇宙膨胀的加速度，这个加速度俨然大于零。这说明，暴涨阶段的宇宙是加速膨胀的，和当今宇宙的加速膨胀的加速度大小是很不一样的，假如当今宇宙还是在暴涨的话，那么连阿诺.斯瓦辛格那么强壮的人，也会感觉自己正在被空间本身撕裂。因为哈勃参数H是各向同性观察者的膨胀，因此加速膨胀a的2阶导数大于零，相当于要求H的平方加上H的导数的和大于零。
现在宇宙所有的物质，具有正的能量，引力势能具有负的能量。这2部分能量的和是零，如果你不想深入纠缠引力的能量如何定义。因此可以说，宇宙的总能量为零，因此其实什么也没有发生，也许宇宙的熵增加了，但如何定义宇宙的熵呢？这也许又是一个你不想深入纠缠的问题。但也许你有一个好记性，你偏偏记得正质量定理，那么这个时空的正质量是什么意思？ADM能量是引力场在空间边界上的能量，它在渐近平坦的时空总是正的，如果一个时空的空间是紧致没有边界的，比如一个三球面，那么它就没有ADM能量，换句话说，时空的总能量为零。很幸运的是，我们的居住的宇宙是K=0的平坦宇宙，空间不是三球面，因此整个空间具有边界。
共形平坦的时空，比如我们的宇宙，是非常简单的，原因是它们与闵氏时空有相同的光锥结构。共形平坦就是外尔退化，或者说就是皮特夫O型的时空。正因为这一点，可以知道宇宙相当于半个闵氏时空。宇宙开始的奇点不是一个单一的点，而是一张空间面。在极端早期的宇宙中，假如不发生暴涨，那么宇宙中的很多时空点不可能有信息交流。
比如用天文望远镜朝东和朝西2个天空区域观测，你会发现这2个区域是非常雷同的。但在没有暴涨的宇宙模型里，它们之间从一开始到现在，都不可能有信息交流，（因为光速有限），所以何以那么雷同？这就是暴涨模型之前存在的粒子视界困难，标准宇宙学的众多困难之一：一群在考场上闷头做题的考生，他们也没有交头接耳，也没有传纸条，但交上来的试卷全如出一辙，答案写的一模一样。
物理学可以描述的宇宙是从暴涨开始的，这是物理学区别于神学的地方。暴涨的发生使得一个极端小的量子宇宙区域被吹大了几亿万倍，就象一个满脸皱纹的气球被吹大了，变得很光滑。量子宇宙的不确定性不稳定性消失了，宇宙变成了经典的宇宙，也就有了意义——结婚生子，炒房地产，这是因为当今宇宙的经典性。如果在量子宇宙，你在北京买了一幢楼房，花了你半生的积蓄，还欠了一屁股债，然后这楼房瞬间就量子湮灭了，你的心情是多么忧伤，但无济于事。
暴涨的发生不是不可避免的，它完全是一种随机的量子现象。正如某一个天一个人莫名其妙地没有理由的请你吃了一顿免费午餐，如果这个午餐的规格足够高，但请客的人说他一无所图，你会怎么想？
上帝确实一无所图。
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| 发表时间：2006-04-28, 22:01:32 |
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